生化反應(yīng)工程酶促反應(yīng)動力學(xué)-資料下載頁
2025-01-06 05:57本頁面
【正文】 之間的傳遞是 無限迅速 ，也就是在沒有擴(kuò)散阻力情況下的反應(yīng)速率。 不同反應(yīng)速率與參數(shù)及其相互關(guān)系 固定化酶促反應(yīng)中的過程分析 外部擴(kuò)散過程 —— 以表面固定化酶為例 底物由液相主體擴(kuò)散到載體表面的擴(kuò)散速率 : 式中 V d—— 底物由液相主體擴(kuò)散到載體表面的擴(kuò)散速率，（ mol/L s） 。 kL—— 液膜傳質(zhì)系數(shù)； a —— 傳質(zhì)比表面積； [S]—— 液相主體的底物濃度 ,(mol/L)； [S]S—— 固定化酶表面處底物濃度 ,(mol/L)。 )][]([ SLd SSakV ??在載體外表面的酶促反應(yīng)符合 MM方程： 式中 VS —— 載體外表面的底物消耗速率， (mol/L s)。 [S]S—— 載體外表面的底物濃度 (mol/L)。 SmSS SKSVV][][m a x?? 在穩(wěn)定的狀態(tài)下有 : 當(dāng)外擴(kuò)散速率很快時，此時無外擴(kuò)散的限制 : SmSSL SKSVSSak][][)][]([ m a x???0m a x][][][][SmSSVSKSVVSS????VS0為在外擴(kuò)散速率很快時的最大的反應(yīng)速率。 ? 當(dāng)外擴(kuò)散速率很慢時，外擴(kuò)散為限制步驟，此時 : dLSLS VSakSSakV ???? ][)][]([Vd為在外擴(kuò)散速率很慢時的最大的傳質(zhì)速率。 ? 當(dāng) [S] 較低 時， VS0＞ Vd為外擴(kuò)散限制，此時 ? 當(dāng) [S]較高 時， VS0＜ Vd為反應(yīng)限制，此時 dS VV ?0SS VV ?0m a x][][][][SmSSVSKSVVSS????dLSLS VSakSSakV ???? ][)][]([令： SmSSL SKSVSSak][][)][]([ m a x???**)1*)((CCCKDa ???][]/[]/[][*m a xSakVDaSKKSSCLmS??? 無因次形式： 達(dá)姆科勒準(zhǔn)數(shù) (Da) Da準(zhǔn)數(shù)是 C*的函數(shù)，其物理意義是 最大反應(yīng)速率 與 最大傳質(zhì)速率 之比。 外擴(kuò)散效率因子 (ηout) ηout= 有外擴(kuò)散影響時的實(shí)際反應(yīng)速率 無外擴(kuò)散影響時的固定化酶外表面的反應(yīng)速率 ηout：表示固體催化劑顆粒催化反應(yīng)進(jìn)行的有效程度。 ηout= SmSSKSV][][m a x?maxV= = **CCK ? φ(Da) Da準(zhǔn)數(shù)是決定效率因子的唯一參數(shù)，是表征傳質(zhì)過程對反應(yīng)速率影響的基本準(zhǔn)數(shù)。 ? 當(dāng) Da準(zhǔn)數(shù)愈小，固定化酶表面濃度 [S]s愈接近于主體濃度 [S]， ηout越接近于 1， 表明 最大傳質(zhì)速率 愈大于 最大反應(yīng)速率 ， 過程 為 反應(yīng) 控制 ； ? 反之， Da準(zhǔn)數(shù)愈大，固定化酶表面濃度 [S]s愈小，愈趨近零 ， ηout越小， 表明 最大反應(yīng)速率 愈大于 最大傳質(zhì)速率 ，過程為 傳質(zhì) 控制。 討論： **)1*)((CCCKDa ??? 降低固定化酶顆粒的粒徑，增大比表面積 a，但由于粒徑減小會伴隨壓強(qiáng)增加，因此應(yīng)用中綜合考慮，確定合適的粒徑。 使固定化酶表面流體處于湍流狀態(tài)以增大 kL。 適當(dāng)提高液相主體的底物濃度，可提高傳質(zhì)速率，降低外擴(kuò)散的限制。 降低外擴(kuò)散效應(yīng)的技術(shù)措施 )][]([ SLd SSakV ?? 固定化酶促反應(yīng)中的過程分析 內(nèi)部擴(kuò)散過程 固定化載體內(nèi)的底物濃度的分布特點(diǎn)： 酶、細(xì)胞的反應(yīng)速度與底物濃度是密切相關(guān)的 載體內(nèi)的底物濃度存在著分布不均的問題 沿著傳質(zhì)的方向有底物、產(chǎn)物的濃度的分布 反應(yīng)速率因底物濃度的分布而在變化 ? 由于底物在載體內(nèi)的擴(kuò)散作用以及酶、細(xì)胞的反應(yīng) ηin= 顆粒內(nèi)的實(shí)際有效反應(yīng)速率 顆粒內(nèi)無濃度梯度時的反應(yīng)速率 固定化酶促反應(yīng)中的過程分析 內(nèi)部擴(kuò)散過程 內(nèi)擴(kuò)散效率因子 (ηin) 酶的失活動力學(xué) 一步失活模型 式中 : E— 具有活性的酶， D— 失活的酶。 kd— 失活反應(yīng)速率常數(shù)。 建立酶失活動力學(xué)方程： 邊界條件： 積分，得 )e x p (][][ 0 tkEE dt ?? 幾個概念： ：一步失活常數(shù) ：半衰期，當(dāng) ：時間常數(shù)， 三者關(guān)系： dk2/1tct02/1 ][21][, EEttt ??dc kt1?dkt2ln2/1 ?dc kt1? 反應(yīng)中酶的穩(wěn)定性與酶的使用壽命直接相關(guān)。 酶在反應(yīng)中的穩(wěn)定性稱為操作穩(wěn)定性（ operation stability）。其測定方法有以下 3種： ① 分批測定法； ② 連續(xù)測定法； ③ 利用圓二色性分析方法直接跟蹤失活酶的結(jié)構(gòu)變化。 本章小結(jié)： ? 酶促反應(yīng)動力學(xué)的生物學(xué)基礎(chǔ)： 酶的基本概念 、 催化特性 等； ? 均相酶促反應(yīng)動力學(xué)：酶與底物的作用方式、影響酶促反應(yīng)的因素、 單底物酶促反應(yīng)動力學(xué)方程的推導(dǎo) 。 ? 固定化酶促反應(yīng)動力學(xué)： 固定化酶的優(yōu)點(diǎn) 、固定化方法 、外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散。 ? 酶的失活動力學(xué)： 一步失活模型 、 半衰期等概念。 復(fù)習(xí)題： ?影響酶促反應(yīng)的主要因素有哪些？ ?分別利用快速平衡法和穩(wěn)態(tài)法推導(dǎo)競爭性抑制動力學(xué)方程。 ?酶的固定化方法有哪些，各自的優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么？ ?書本 P51,第 16題。 謝 謝！
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1